nanotecnologÍa: nanotecnologÍa: incidencia en diferentes campos 2ª feria nacional de ciencia y...

NANOTECNOLOGÍA: NANOTECNOLOGÍA: incidencia en diferentes campos

2ª Feria Nacional de Ciencia y Tecnología 2014Centro Internacional de Ferias y Convenciones

18 de septiembre de 2014

ROBERTO ALEGRÍAPrograma de Promoción y Popularización de CyT

N-CONACYT

RA07-

CONTENIDOCONTENIDO

INTRODUCCIÓNAPLICACIONES Y PRODUCTOS NANO•ENERGÍA SOSTENIBLE•MEDIO AMBIENTE•SALUD•SEGURIDAD ALIMENTARIAOPORTUNIDAD PARA EL DESARROLLOAPRENDIZAJE Y ENSEÑANZA NANOREFLEXIONES

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

PREFIJO DE MEDIDASPREFIJO DE MEDIDAS

El sueño de explorar lo invisiblea los ojos humanos surgió en 1959 1959 cuando el físico Richard Richard FeynmanFeynman (Proyecto Manhattan, responsable de la división teórica y de los cálculos por ordenador de las bombas nucleares) planteó en una conferencia que nada en las leyes conocidas de la Física impedía que se pudiera escribir la Enciclopedia Británica en el .punto más pequeño de una máquina de escribir. Esto es posibleen la NANOESCALANANOESCALA del NANOMUNDO, en donde las cosas son muy diferentes a lo que ocurre en el MACROMUNDO.


NANOMATERIALESNANOMATERIALES

Materiales multifuncionales que interactuan con Materiales multifuncionales que interactuan con sistemas biologicos en vías bien controladas. sistemas biologicos en vías bien controladas. Extensa clase de materiales que caen dentro de Extensa clase de materiales que caen dentro de múltiples industrias.múltiples industrias.Exhiben propiedades y funciones únicas a causa de su Exhiben propiedades y funciones únicas a causa de su pequeño tamaño.pequeño tamaño.Incluyen estructuras tales como:Incluyen estructuras tales como:

Nanoestructuras de Carbono Nanoestructuras de Carbono DendrimerosDendrimeros Óxidos de metal (FeO, TiO2, ZnO)Óxidos de metal (FeO, TiO2, ZnO) Puntos cuánticos –quantum dots- (CdSe)Puntos cuánticos –quantum dots- (CdSe) Algunos liposomasAlgunos liposomas

Nanoestructuras de CarbonoNanoestructuras de Carbono

Fuente de carbón puro (similar a grafito y Fuente de carbón puro (similar a grafito y diamantes).diamantes).Basadas en moléculas de fullereno las cuales Basadas en moléculas de fullereno las cuales son moléculas enjauladas cerradas y convexas son moléculas enjauladas cerradas y convexas conteniendo sólo caras hexagonales y conteniendo sólo caras hexagonales y pentagonales.pentagonales.Ejemplos de nanoestructuras de carbono:Ejemplos de nanoestructuras de carbono: Fullerenos (Buckyballs)Fullerenos (Buckyballs) Nanotubos Nanotubos Nanoalambres (nanowires)Nanoalambres (nanowires) Nanobarbas (nanowhiskers)Nanobarbas (nanowhiskers)

Nanotubos de Carbono y Nanotubos de Carbono y FullerenosFullerenos

Nanotubos de carbonoNanotubos de carbono Fullerenos elongados.Fullerenos elongados. Asemejan láminas de grafito Asemejan láminas de grafito

que se enrrollan en cilindros.que se enrrollan en cilindros. La relación largo ancho es La relación largo ancho es

bastante alto (pocos nm en bastante alto (pocos nm en diámetro y arriba de 1 mm en diámetro y arriba de 1 mm en longitud).longitud).

BuckyballsBuckyballs Fullerenos esféricos (C60 son Fullerenos esféricos (C60 son

mas estables y simétricos y mas estables y simétricos y asemejan una pelota de futbol. asemejan una pelota de futbol.

Nominado en honor de su Nominado en honor de su descubridor arquitecto R. descubridor arquitecto R. Buckminster Fuller .Buckminster Fuller .

Galardonado con el Premio Galardonado con el Premio Nobel en química en 1996 por Nobel en química en 1996 por su descubrimiento.su descubrimiento.

Se enrrolla

Lámina de grafito

http://www.nanotech-now.com/images/buckyball2-large.gif

NANOTECNOLOGÍA PARA ENERGÍA SOSTENIBLENANOTECNOLOGÍA PARA ENERGÍA SOSTENIBLE

CELDAS SOLARES

Las celdas en tándem para hidrógeno solar, usan la luz del sol para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.

Las celdas tienen partículas partículas metálicas nanocristalinas metálicas nanocristalinas en su superficie, dándoles una amplia cobertura para colectar la energía del sol.

Actualmente, se convierte poco más del 8% de la energía solar en hidrógeno puro.

El hidrógeno es potencialmente

una fuente limpia de combustible.

NANOTECNOLOGÍA PARA ENERGÍA SOSTENIBLENANOTECNOLOGÍA PARA ENERGÍA SOSTENIBLE

Según el Banco Mundial, casi la mitad de la población mundial no tiene acceso a un sistema básico de sanidad, y casi 1,5 billones de personas no tienen acceso a agua limpia, agua potable. De todo el agua consumida en el mundo, el 67% se utiliza para la agricultura y el 19% para la industria. El uso doméstico cuenta por menos del 9%.

Hoy en día mucho agua se desperdicia. Tecnologías de tratamiento eléctrico mecánicas sencillas y fiables pueden recuperar agua contaminada para uso del sector agrícola o incluso para el uso doméstico. Estas tecnologías solo requieren fabricación inicial además de una fuente modesta de energía. Filtros físicos con poros de una escala nanométrica pueden eliminar el 100% de bacterías, virus y hasta priones. Una tecnología de separación eléctrica que atrae a los iones a láminas supercapacitores pueden eliminar sales y metales pesados.

APLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA APLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA EN EL MEDIO AMBIENTEEN EL MEDIO AMBIENTE

PURIFICACIÓN DE AGUA.

http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/nanotecnologia_responsable/nanotecnologia_beneficios_agua.htm

Desarrollo de MedicamentosDesarrollo de MedicamentosNanodispositivos biológicos Nanodispositivos biológicos basados en dendrimeros basados en dendrimeros están siendo desarrollados están siendo desarrollados con el potencial para:con el potencial para:

Reconocer células cancerosasReconocer células cancerosas Diagnóstico causas de cancerDiagnóstico causas de cancer Deliveración de medicamentos Deliveración de medicamentos

en el blancoen el blanco Reporteros de localización de Reporteros de localización de

tumorestumores Reporteros de éxito de terapia Reporteros de éxito de terapia

(muerte de células cancerosas)(muerte de células cancerosas) ((http://www.nano.med.umich.edu, ,

James Baker, Univ. of Michigan)James Baker, Univ. of Michigan)

Imágenes de (Rayos X, RM)Sensor de

Apoptosis

Sensor de Causa de

Enfermedad

Terapeúticos

Ubicación de Cáncer

APLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA EN SALUDAPLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA EN SALUD

http://www.nano.med.umich.edu/

NanobiotecnologíaNanobiotecnología manipula átomosy moléculas para crear biomateriales, dispositivos y sistemas en la escala de una mil millonésima de metro.

Diagnóstico y tratamiento de tuberculosis usando nanotecnología. En 1993 la OMS la declaró una emergencia global a Micobacterium tuberculosis (TB), por su incrementada resistencia a múltiples antibióticos.

En la India han desarrollado un kit de diagnóstico de TB basado en nanotecnología, portátil, no requiere entreno, costo menor a US $ dólar por prueba. En USA investigan sobre biosensores ópticos para rápida detección de TB.

APLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA EN SALUDAPLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA EN SALUD

http://www.microscopyconsulting.com/Gallery/images/Mycobacterium%20tuberculosis.jpg

http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=22677.php

NANOSISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN DE CÚRCUMA NANOSISTEMAS DE ADMINISTRACIÓN DE CÚRCUMA

ESTRATEGIANANOTECNOLÓGICA

BENEFICIOS ESPERADOS

Nanopartículas de cúrcuma antimicrobianas

Nanoparticulas de cúrcuma exhiben una actividad antimicrobiana superior cuando son comparadas a una solución de cúrcuma regular.

Nanopartículas de cúrcuma encapsulada

La nanocúrcuma muestra que es tan efectiva, como las más grandes cantidades de compuestos libres, contra el crecimiento de células pancreáticas cancerosas.

Nanoemulsiones aceite/agua de cúrcuma encapsulada.

Realzamiento de la actividad anti-inflamatoria.

Lípido sólido cargado con nanopartículas de cúrcuma

Disponibilidad mejorada ha resultado en remarcada reducción en dosis (32-155 veces) y realzamiento de la eficacia de la cúrcuma, la cual muestra su potencial como un agente terapéutico potente para desordenes neurodegenerativos y cáncer en humanos.

APLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA APLICACIONES DE NANOTECNOLOGÍA EN SALUDEN SALUD

• Detección de moléculas simples para determinar interacciones sustrato enzima.• Nanocápsulas para liberación más eficiente de pesticidas, fertilizantes y otros agroquímicos.• Liberación de hormonas de crecimiento de una forma controlada.• Nanosensores para monitorear las condiciones del suelo y crecimiento de los cultivos.• Nanochips para identificar preservación y trazabilidad.• Nanosensores para la detección de patógenos de plantas y animales.• Nanocapsulas para liberar vacunas.• Nanopartículas para liberar ADN a plantas (ingeniería Génetica dirigida).

AGRICULTURAAGRICULTURA


NANOTECNOLOGÍA EN SEGURIDAD NANOTECNOLOGÍA EN SEGURIDAD ALIMENTARIA Y NUTRICIONALALIMENTARIA Y NUTRICIONAL

• Nanocápsulas para mejorar la biodisponibilidad de nutraceuticos en ingredientes estándares tales como aceites de cocina.

• Nanoencapsulados para realzar los sabores.

• Nanotubos como agentes de gelificación y viscosidad.

• Nanocapsulas con infusiones de esteroides basados en plantas para reemplazar el colesterol de los alimentos.

• Nanopartículas para unirse selectivamente para remover químicos y patógenos de los alimentos.

• Nanoemulsiones y partículas para mejorar la disponibilidad y disponibilidad y dispersión de los nutrientes.

PROCESAMIENTO DE ALIMENTOSPROCESAMIENTO DE ALIMENTOS



• Anticuerpos adheridos a nanopartículas fluorescentes para detectar químicos o patógenos que causan enfermedades alimenticias.• Nanosensores biodegradables para monitorear temperatura, humedad y tiempo.• Nanoarcillas y nanopelículas como materiales barrera para prevenir el daño y prevenir la absorción de oxígeno.• Nanosensores electroquímicos para detectar etileno. • Superficies antimicrobianas y antifúngicas cubiertas con nanopartículas (plata, magnesio, zinc).• Películas resistentes al calor más fuertes y ligeras con nanopartículas de silicato.• Hojas modificadas para una conducta de permeabilidad.

EMPAQUE DE ALIMENTOSEMPAQUE DE ALIMENTOS



• Polvos de escala nano para incrementar la absorción de nutrientes.• Compuestos de nanocristales de celulosa como portadores de medicamentos.• Nanoencapsulación de nutraceúticos para mejor absorción, mejorar absorción, mejorar la estabilidad o liberación dirigida.• Nanococleas (nanopartículas enrrolladas) para liberar

nutrientes más eficientemente a las células sin afectar el color o el sabor de los alimentos.

• Rociadores de vitaminas que dispersan moléculas activas en nanogotas para una mejor absorción.

SUPLEMENTOSSUPLEMENTOS



Biosensor de detección de SalmonellasBiosensor de detección de Salmonellas basado en hetero nanovarillas de Oro y Sílice, donde se inmovilizanlas moléculas de reconocimiento (anticuerpos conjugados con el oro) y las miles de moléculas fluorescentes de señalización en las varillas de sílice, pueden detectar a una sola bacteria. En principio el protócolo usado puede detectar bacterias patógenas que afectan alimentos, como E. coliE. coli, Staphylococcus Staphylococcus , Campylobacter y tóxinas de alimentos como: Ricina,Ricina, AbrinAbrin o C. botulinum, C. botulinum, si se usa el anticuerpo apropiado.

Tiene ventajas sobre técnicas tradicionales, Método ISO 6579, anticuerpos fluorescentes (FA), Ensayo Inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) o Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR), que consumen tiempo, son dificultosos y poco sensibles.



En la historia, cada vez que se produjeron cambios drásticos de paradigmas, los modos antiguos de producción se volvieron obsoletos.

La Nanotecnología puede constituir una gran oportunidad de los Países en vías de Desarrollo para encontrarnichos productivos.

OPORTUNIDAD PARA EL DESARROLLO

“La Nanotecnología es particularmente importante para los países en desarrollo, debido a que involucra poca labor, tierras o mantenimiento; es altamente productiva y barata; y sólo requiere modestas cantidades de materiales y energía”De Innovation: applying knowledge in development, report of the UN Millennium Project, Task force on Science, Technology and Innovation, 2005.

Para su apropiación y beneficio es fundamental el recurso humano en ciencias e ingenierías que se tenga.

OPORTUNIDAD PARA OPORTUNIDAD PARA EL DESARROLLOEL DESARROLLO

En El Salvador, la Universidad Francisco Gavidia (UFG), está dando sus primeros pasos en el campo de la nanotecnología en la búsqueda de llevar a cabo investigaciones que provean herramientas para el desarrollo económico del país, para tal fin, la UFG se ha embarcado en proyectos vinculados con la nanotecnología.

OPORTUNIDAD PARA EL DESARROLLO

Susana Joma nacional @eldiariodehoy.comJueves, 2 de Enero de 2014

De acuerdo a Oscar Picardo Joao, Director del Instituto de Ciencias de la UFG, cuentan con el apoyo del físico Reimer Christoph, de origen salvadoreño, quien funge como investigador asociado, y en su primera etapa están en el proyecto de manufactura aditiva con impresión en 3D.

El Centro para el Aprendizaje y Enseñanza en Nanotecnología Centro para el Aprendizaje y Enseñanza en Nanotecnología e Ingeniería (NCLT) e Ingeniería (NCLT) es una asociación entre las Universidades de Northwestern, de Purdue, de Michigan, Argonne National Laboratories, y las Universidades de Illinois en Chicago y Urbana-Champaign. El centro, está bajo la dirección del profesor de ciencia de los materiales e ingeniería, Robert P. H. ChangRobert P. H. Chang, de la Northwestern y desarrolla científicos-educadores que introducen los conceptos de nanociencia y nanoingeniería en las escuelas y en las aulas universitarias.

El NCLT tiene materiales educativos modulares diseñados para integrarse con los planes de estudio existentes en los grados 7-12, que se basan en temas de la nanociencia y nanoingeniería, seleccionados y desarrollados por un equipo interdisciplinario que incluye científicos, ingenieros, investigadores de la educación y estudiantes de posgrado y profesores en ejercicio.

El Centro para el Aprendizaje y Enseñanza en Nanotecnología e Ingeniería (NCLT), impulsado por su director Robert P. H. Chang, ha creado la Red Global de Nanotecnología (GNN). La GNN está dedicada a promover la colaboración beneficiosa en educación K12 e investigación, para ampliar el campo de conocimientos de la Nanotecnolgía en el mundo.

• Para utilizar los beneficios de la Nanotecnología en provecho de la sociedad, hay que establecer una formación educativa desde los primeros años. Se puede partir de experticia internacional, como la del GNN y hacer un convenio con el CONACYT de México para aprovechar los materiales y experiencias educativas de Chihuahua.

• Se debe incentivar los esfuerzos para tener doctorados en ciencias e ingenierías que posibiliten a nivel de instituciones de educación superior la formación de núcleos de investigación que incidan en la investigación transdiciplinaria.

REFLEXIONES

El planeta tierra presenta una serie de retos, que hay que enfrentar con conocimientos, paralo cual hay que preparar a nuestros educandos para que conozcan y utilicen con “MENTE “MENTE ABIERTA”ABIERTA” las tecnologías disponibles, que analicen el entorno de la realidad cambiante, con capacidad de “SOÑAR DESPIERTOS”, “SOÑAR DESPIERTOS”, individuos que PIENSENPIENSEN DIFERENTEDIFERENTE como lo decía Richard Feynman († 15-02-88), para buscar soluciones novedosas e innovadoras a los problemas que agobien a la sociedad en que vivan.

EL MUNDO ES DE LOS AUDACES, DE LOS QUE SE ATREVEN, DE LOS QUE SE TIENEN FÉ Y ACTÚAN, SIN DEJARSE AMEDRENTAR.

REFLEXIONES

¡MUCHAS ¡MUCHAS GRACIAS GRACIAS POR SU POR SU

ATENCION¡ATENCION¡BIENVENIDOS SUS COMENTARIOS Y

APORTES

Atentamente: Roberto Alegría Roberto Alegría

[email protected]@conacyt.gob.sv

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